Bi0.95Er0.05FeO3/ZnFe2O4异质结构中的自修正电阻开关特性及模拟特性

《Materials Science in Semiconductor Processing》：Self-rectifying resistive switching behavior and analog characteristics in the Bi 0.95Er 0.05FeO 3/ZnFe 2O 4 heterostructures

COB LED热沉的铜/银电解涂层厚度优化研究，通过实验与ANSYS仿真验证，发现铜涂层25μm和银涂层10μm时热阻最低、结温最适宜，显著提升光效与寿命。

　　LED照明技术因其高光通量和长寿命而日益受到重视。LED具备多种优势，如使用寿命超过10万小时、无限次开关、启动后立即达到最大输出、可调节亮度至任何值、并能发出全光谱中的所有颜色。这些特性使得LED在能源效率和节能方面表现突出，同时降低了运行成本和环境影响。

随着LED技术的发展，其温度问题也逐渐显现。为了减少高温带来的负面影响并提高散热效果，研究者们开发了多种热管理方法，包括热界面材料（TIM）、散热器、热电冷却器、热管、空气冷却和液体冷却等。其中，芯片直接安装在基板上的LED（COB LED）由于其高电流密度，需要更高效的散热方案。散热器是实现LED散热的重要手段，如果大部分热量能够有效散发，LED的结温将降低，从而延长其使用寿命并提高光通量。

散热器的设计和性能在这一领域中扮演着关键角色。具有最大表面积的散热器通常能提供最佳的散热效果，包括较低的壳体温度和结温，以及较高的光通量。此外，散热器中引入通道结构已被视为一种有效的冷却技术，有助于将温度控制在安全范围内。其中，微通道散热器由于其紧凑的设计和较高的热传递系数，得到了更广泛的应用。相比之下，波纹通道在相同尺寸的散热器中，具有更长的通道长度和更均匀的温度分布，从而提升了散热性能。

在相关文献中，各种散热器结构如正弦波形、梯形、三角形、圆形、四分形、蛇形、肋沟形、渐缩-渐扩形、中断和混合通道等已被广泛研究。混合设计通过优化流体动力学，能够显著提高热传递效率。同时，许多研究聚焦于在LED封装或散热器上应用特定工艺以提升热量传递效果。例如，实验应用中通过在冷却材料上进行涂层处理，以增加热传导能力。对不同层数的热界面材料（TIM）进行沉积和分析，也是一项重要的研究方向。

在研究中，镍氧化物（NiO）和氧化镁（MgO）薄膜分别沉积在铝基板上，结果显示，5层的NiO和10层的MgO分别获得了最佳效果。同样，氧化锌（ZnO）薄膜、碳纳米管、锌薄膜、银、镍及其堆叠、硼氮化物（BAlN）薄膜合金、铝氮化物（AlNB）纳米复合材料以及铜等材料的涂层厚度也被研究。通常，涂层厚度的变化对热量从结点传递到基板具有重要影响，因为它影响了热阻和导热性能。

在文献中，氧化锌薄膜被广泛用作TIM，其结构、表面质量和热性能得到了进一步改善。而在某些研究中，也使用了较厚的氧化锌薄膜。研究表明，由于晶粒尺寸较小，薄膜的导热性能低于厚膜。氧化镁薄膜同样被广泛用于TIM，而在使用氧化镁/氧化锌多层薄膜的研究中，氧化镁薄膜的性能得到了显著提升。此外，氧化铝（Al?O?）薄膜在降低结温方面表现良好，而铜-氧化铝（Cu-Al?O?）薄膜则在热阻和光学性能方面具有更好的表现。在某些应用中，氧化铝增强的聚硅氧烷复合材料被用作弹性热垫，以实现高效的热管理。其他如石墨纳米粉末增强的聚硅氧烷、铝填充环氧树脂、氮化铝填充环氧树脂、氧化铍填充环氧树脂、氧化铜和硅基树脂、多层石墨-硅复合材料等也被研究。

氮化物薄膜（如CrN、TiN、AlTiN和TiCN）在实验研究中被用于比较其表面特性，如热接触导热系数、微硬度和表面粗糙度。研究结果显示，CrN薄膜在热接触导热系数方面表现更优，因此更适合用作TIM。在使用氮化铝（AlN）及其掺杂硼的氮化铝（boron doped aluminum nitride）的应用中，观察到LED结温较低和总热阻值较小。当使用氮化硼薄膜作为散热器时，对高功率LED的热阻和光输出表现出显著改善。

石墨纳米片能够有效消除潜在热点，并优化LED的功能和耐用性。它在铟镓铝磷化物和镍磷化物LED的热管理中表现出色。此外，铝基板上的阳极氧化铝-纳米孔层对热阻和结温降低具有显著影响。同样，氮化硅薄膜涂层的铝基板在降低结温方面表现出色，并提高了颜色质量和光效。

本研究的主要贡献和创新之处包括以下几点：

1. 在文献中，已有大量关于薄膜、氧化物和不同材料涂层的研究。但据作者所知，尚无先前研究报道在COB LED封装中使用电解涂层进行散热。
2. 本研究是关于纯铜（Cu）和银（Ag）涂层的第一项研究。
3. 据作者所知，这是首次对不同厚度的电解涂层进行热传导性能研究。
4. 相关研究通常集中在低功率SMD LED上，而本研究是少有的使用COB LED的案例。
5. 在本研究中，采用了两种不同的理论计算方法（热阻和对流-辐射热传递）进行热分析，并进行了ANSYS仿真。所有这些结果都与实验应用和测试系统获得的数据相吻合。

本研究通过对不同厚度的铜或银涂层散热器在COB LED运行性能中的影响进行分析，得出了具有实际意义的结论。研究发现，对于铜涂层散热器，最佳涂层厚度为25微米，而银涂层散热器的最佳厚度为10微米。不同的涂层厚度能够降低总热阻值和结温，同时提高光输出水平。此外，研究还探讨了涂层成本、在COB LED-散热器组合中的最佳涂层厚度相关性分析，以及几何参数对散热器热传递和性能的影响。考虑到理想涂层厚度对COB LED的寿命、性能、可靠性和效率的影响，可以推荐其作为现有商业散热器在热扩散应用中的替代方案。